'빛과 비대칭'이 연 과학의 새 지평… 100년 난제 깬 '위대한 호기심'

스웨덴 카롤린스카연구소 노벨위원회는 10월 5일(이하 현지시각) 빛으로 제어되는 이온 채널 및 ‘광유전학’을 발견한 공로로 칼 다이서로스 미국 스탠퍼드대 교수, 페터 헤게만 독일 베를린 훔볼트대 교수, 게오르크 나겔 독일 뷔르츠부르크대 교수를 올해 노벨 생리·의학상 수상자로 선정했다.

광유전학 등장 이전에는 특정 신경세포 집단만을 시간적으로 정밀하게 선택해 활성화하거나 억제하기 어려웠다. 특정 신경세포가 어떤 기능을 직접 담당하는지 인과적으로 밝혀내기란 불가능에 가까웠다.

돌파구는 2000년 무렵 일본 연구진이 녹조류인 클라미도모나스의 게놈 서열 데이터를 공개하면서 열렸다. 헤게만 교수는 이 녹조류가 빛을 쬐자마자 1000분의 1초도 안 돼 전기신호를 만든다는 점에 착안해 광수용체와 이온 통로가 결합한 단백질 유전자 두 개를 찾아냈다. 이어 나겔 교수가 개구리 난모세포 등에 발현시켜 2002년 수소이온을 통과시키는 ‘채널로돕신-1’, 2003년 나트륨 등을 통과시키는 ‘채널로돕신-2’의 존재와 기능을 입증하며 빛으로 작동하는 생체 스위치를 완성했다.

다이서로스 교수는 이 스위치를 뇌에 적용했다. 2005년 랫드(실험 쥐) 해마 신경세포에 채널로돕신-2를..